2014年華工工程水文學(xué)復(fù)習(xí)

1、第一章第一章 緒論緒論 1、水文學(xué)和水資源學(xué)的定義及其兩者之間的關(guān)系 2、工程水文學(xué)的定義以及與水文學(xué)的關(guān)系 3、水文學(xué)的基本規(guī)律 4、水文學(xué)的研究途徑 1、水文學(xué)與水資源的關(guān)系、水文學(xué)與水資源的關(guān)系 ?水文學(xué)水文學(xué)是指研究自然界中各種水體（是指研究自然界中各種水體（ 大氣中的水汽、地面上的江大氣中的水汽、地面上的江河、湖泊、海洋和地下水等河、湖泊、海洋和地下水等 ）的存在、循環(huán)和分布，物理與化學(xué)）的存在、循環(huán)和分布，物理與化學(xué)性質(zhì)，以及水體對環(huán)境的影響和作用，并根據(jù)其變化規(guī)律預(yù)測、性質(zhì)，以及水體對環(huán)境的影響和作用，并根據(jù)其變化規(guī)律預(yù)測、預(yù)報(bào)各水文要素（如降水、水位、流量、水質(zhì)等）的變化情勢。

2、預(yù)報(bào)各水文要素（如降水、水位、流量、水質(zhì)等）的變化情勢。 ?水資源是水資源是指地球表層可供人類利用的水，水資源包括水量、水質(zhì)指地球表層可供人類利用的水，水資源包括水量、水質(zhì)、水能資源和水域，可用年降水量和年徑流量來定量描述。、水能資源和水域，可用年降水量和年徑流量來定量描述。 2、工程水文學(xué)定義、工程水文學(xué)定義 ?工程水文學(xué)工程水文學(xué) 是水文學(xué)的一個重要分支，隨著水是水文學(xué)的一個重要分支，隨著水利水電工程建設(shè)的大規(guī)模開展，為滿足工程規(guī)利水電工程建設(shè)的大規(guī)模開展，為滿足工程規(guī)劃設(shè)計(jì)、施工和運(yùn)行管理的迫切需要，水文工劃設(shè)計(jì)、施工和運(yùn)行管理的迫切需要，水文工作者針對提出的問題，進(jìn)行大量的、深入的試作

3、者針對提出的問題，進(jìn)行大量的、深入的試驗(yàn)研究，使水文學(xué)發(fā)展到工程水文學(xué)階段。驗(yàn)研究，使水文學(xué)發(fā)展到工程水文學(xué)階段。 3、水文學(xué)的基本規(guī)律、水文學(xué)的基本規(guī)律 1、成因規(guī)律（確定性規(guī)律）：、成因規(guī)律（確定性規(guī)律）： ?表示水文文現(xiàn)象形成的內(nèi)在因果關(guān)系，確定性性的成因和條件將對應(yīng)于確定性性的結(jié)果。 流域上一次暴雨過程- 扣除相應(yīng)的損失過程 = 凈雨過程流域匯流 = 流域出口相應(yīng)的一次洪水過程 2、統(tǒng)計(jì)規(guī)律（隨機(jī)性規(guī)律）：、統(tǒng)計(jì)規(guī)律（隨機(jī)性規(guī)律）： ?樣本容量很大時，隨機(jī)變量趨向于一個穩(wěn)定的分布，或相關(guān)變樣本容量很大時，隨機(jī)變量趨向于一個穩(wěn)定的分布，或相關(guān)變量表現(xiàn)為穩(wěn)定的相關(guān)關(guān)系。如某流域的年最大洪峰

4、流量頻率曲量表現(xiàn)為穩(wěn)定的相關(guān)關(guān)系。如某流域的年最大洪峰流量頻率曲線圖和相鄰流域間年徑流量相關(guān)圖。線圖和相鄰流域間年徑流量相關(guān)圖。 4、水文學(xué)的研究途徑、水文學(xué)的研究途徑 ?確定性規(guī)律確定性規(guī)律 ?隨機(jī)性規(guī)律隨機(jī)性規(guī)律 ?成因分析法成因分析法 ?數(shù)理統(tǒng)計(jì)法數(shù)理統(tǒng)計(jì)法 ?地理綜合法地理綜合法 ?區(qū)域性規(guī)律區(qū)域性規(guī)律 （1）成因分析法 ? 根據(jù)水文變化的成因規(guī)律，由其影響因素預(yù)報(bào)、 預(yù)測水文情勢的方法。如降雨徑流預(yù)報(bào)法、河流洪水演算法等。 （2） 數(shù)理統(tǒng)計(jì)法 ? 根據(jù)水文現(xiàn)象的統(tǒng)計(jì)規(guī)律，對水文觀測資料統(tǒng)計(jì)分析，進(jìn)行水文情勢預(yù)測、預(yù)報(bào)的方法。如設(shè)計(jì)年徑流計(jì)算、設(shè)計(jì)洪水計(jì)算、地區(qū)經(jīng)驗(yàn)公式等。 第二章第二

5、章 水文循環(huán)與徑流形成水文循環(huán)與徑流形成 1、自然界的水文循環(huán)、大循環(huán)、小循環(huán)、自然界的水文循環(huán)、大循環(huán)、小循環(huán) 2、各種水體的水量平衡方程、各種水體的水量平衡方程 3、河流及流域的幾何特征、河流及流域的幾何特征 4、降水概念及其基本要素、降水概念及其基本要素 5、流域平均雨量的計(jì)算、流域平均雨量的計(jì)算 6、土壤含水量和土壤水分常數(shù)、土壤含水量和土壤水分常數(shù) 7、下滲率和下滲能力概念、下滲率和下滲能力概念 8、蒸發(fā)量、蒸發(fā)率、水面蒸發(fā)、土壤蒸發(fā)、蒸發(fā)量、蒸發(fā)率、水面蒸發(fā)、土壤蒸發(fā) 9、徑流的形成過程及徑流的定量描述方法、徑流的形成過程及徑流的定量描述方法 1、自然界的水文循環(huán)、自然界的水文循環(huán)

6、 自然界中的水在太陽能和大氣運(yùn)動的驅(qū)動下，不斷地從自然界中的水在太陽能和大氣運(yùn)動的驅(qū)動下，不斷地從 水面（江、河、湖、海）、陸面（土壤、巖石）和植物水面（江、河、湖、海）、陸面（土壤、巖石）和植物的莖葉面，通過蒸發(fā)或散發(fā)，以水汽的形式進(jìn)入大氣圈，的莖葉面，通過蒸發(fā)或散發(fā)，以水汽的形式進(jìn)入大氣圈，在適當(dāng)?shù)臈l件下形成降水。一部分降水通過地面滲透地在適當(dāng)?shù)臈l件下形成降水。一部分降水通過地面滲透地下，成為土壤水，再經(jīng)過蒸發(fā)和散發(fā)重新進(jìn)入大氣圈，下，成為土壤水，再經(jīng)過蒸發(fā)和散發(fā)重新進(jìn)入大氣圈，或者形成地下水最終進(jìn)入江河、海洋；一部分形成地面或者形成地下水最終進(jìn)入江河、海洋；一部分形成地面徑流，最終匯入海

7、洋。徑流，最終匯入海洋。 大循環(huán)：大循環(huán)：從海洋蒸發(fā)的水汽，被從海洋蒸發(fā)的水汽，被 氣流輸送到大陸形成降水，其中氣流輸送到大陸形成降水，其中 一部分以地面和地下徑流的形式一部分以地面和地下徑流的形式 從河流匯歸海洋；另一部分重新從河流匯歸海洋；另一部分重新 蒸發(fā)返回大氣。這種海陸間的水蒸發(fā)返回大氣。這種海陸間的水 分交換過程稱為大循環(huán)或外循環(huán)。分交換過程稱為大循環(huán)或外循環(huán)。 小循環(huán)：小循環(huán)：海洋上蒸發(fā)的水汽在海洋上空凝結(jié)后，以降水的形式落海洋上蒸發(fā)的水汽在海洋上空凝結(jié)后，以降水的形式落到海洋里，或陸地上的水經(jīng)蒸發(fā)凝結(jié)又降落到陸地上，這種局到海洋里，或陸地上的水經(jīng)蒸發(fā)凝結(jié)又降落到陸地上，這種局部

8、的水文循環(huán)稱為小循環(huán)或內(nèi)循環(huán)。海洋、內(nèi)陸小循環(huán)。部的水文循環(huán)稱為小循環(huán)或內(nèi)循環(huán)。海洋、內(nèi)陸小循環(huán)。 2、水量平衡原理、水量平衡原理 水平衡是水文循環(huán)遵循物質(zhì)不滅定律的具體體現(xiàn)，即水平衡是水文循環(huán)遵循物質(zhì)不滅定律的具體體現(xiàn)，即 WI?WO? ?Ws時段內(nèi)進(jìn)入系統(tǒng)的水量是系統(tǒng)時段內(nèi)進(jìn)入系統(tǒng)的水量是系統(tǒng)“收入收入”的水量，時段內(nèi)的水量，時段內(nèi)從系統(tǒng)輸出的水量是系統(tǒng)從系統(tǒng)輸出的水量是系統(tǒng)“支出支出”的水量，時段內(nèi)系統(tǒng)的水量，時段內(nèi)系統(tǒng)蓄水量的變化量是系統(tǒng)蓄水量的變化量是系統(tǒng)“庫存庫存”水量的變化，因此，水水量的變化，因此，水量平衡方程式實(shí)際上是系統(tǒng)的水量收支平衡關(guān)系式。量平衡方程式實(shí)際上是系統(tǒng)的水量收

9、支平衡關(guān)系式。 3、河流及流域的基本特征、河流及流域的基本特征 河流基本特征河流基本特征 （1）河長）河長L：自河源沿干流到流域出口流程長度自河源沿干流到流域出口流程長度 （2）河流橫斷面：）河流橫斷面：河流斷面有橫斷面和縱斷面。河流斷面有橫斷面和縱斷面。 （3）河流縱斷面：）河流縱斷面：河流中沿水流方向各斷面最大水深點(diǎn)的連線河流中沿水流方向各斷面最大水深點(diǎn)的連線稱為中泓線，沿中泓線的斷面稱為河流的縱斷面。河流縱斷面能稱為中泓線，沿中泓線的斷面稱為河流的縱斷面。河流縱斷面能反映河床的沿程變化。反映河床的沿程變化。 （4）河道縱比降：）河道縱比降：任意河段兩端（水面或河底）的高差任意河段兩端（水

10、面或河底）的高差? ?h稱為稱為落差，單位河長的落差稱為河道縱比降。常用的比降有水面比降落差，單位河長的落差稱為河道縱比降。常用的比降有水面比降和河底比降。和河底比降。 流域及其分類流域及其分類 流域：流域：地面分水線包圍的區(qū)域稱為流域。地面分水線與地下地面分水線包圍的區(qū)域稱為流域。地面分水線與地下分水線重合的流域?yàn)殚]合流域，不重合的為非閉合流域。分水線重合的流域?yàn)殚]合流域，不重合的為非閉合流域。 閉合流域與周圍區(qū)域不存在水流聯(lián)系，較大的流域?yàn)殚]合流閉合流域與周圍區(qū)域不存在水流聯(lián)系，較大的流域?yàn)殚]合流域。非閉合流域存在地下水流的聯(lián)系，較小流域或干旱地區(qū)域。非閉合流域存在地下水流的聯(lián)系，較小流域

11、或干旱地區(qū)或咯斯特地區(qū)多為非閉合流域?；蚩┧固氐貐^(qū)多為非閉合流域。 閉合流域閉合流域 非閉合流域非閉合流域 流域的幾何特征流域的幾何特征 流域面積：流域面積：在地形圖上繪出流域的分水線，在地形圖上繪出流域的分水線， 用求積儀量出分水線用求積儀量出分水線 包圍的面積，即流域面積，包圍的面積，即流域面積，km2。 河網(wǎng)密度：河網(wǎng)密度：流域內(nèi)河流干支流總長度與流域面積的比值，流域內(nèi)河流干支流總長度與流域面積的比值，km/km2 流域長度：流域長度：從流域出口到流域最遠(yuǎn)點(diǎn)的流域軸線長度，從流域出口到流域最遠(yuǎn)點(diǎn)的流域軸線長度，km 流域平均寬度：流域平均寬度：流域面積與流域長度之比，流域面積與流域長度之

12、比，km 流域形狀系數(shù)：流域形狀系數(shù)：流域平均寬度與流域長度之比。流域平均寬度與流域長度之比。 4、降水及其基本要素、降水及其基本要素 ? 降水是指液態(tài)或固態(tài)的水汽凝結(jié)物從云中降落到地面的現(xiàn)降水是指液態(tài)或固態(tài)的水汽凝結(jié)物從云中降落到地面的現(xiàn)象，象，如雨、雪、霰（白色不透明的圓錐形或球形的顆粒固如雨、雪、霰（白色不透明的圓錐形或球形的顆粒固態(tài)降水，直徑約態(tài)降水，直徑約2-5mm，下降時常顯陣性，著硬地常反彈，下降時常顯陣性，著硬地常反彈，松脆易碎）、雹、露、霜等，松脆易碎）、雹、露、霜等，其中以雨、雪為主，更以，其中以雨、雪為主，更以降雨為主，因此也常把降水混稱為降雨。降雨為主，因此也常把降水混

13、稱為降雨。 ? 降水是水文循環(huán)中最活躍的因子。因此，降水現(xiàn)象是水文降水是水文循環(huán)中最活躍的因子。因此，降水現(xiàn)象是水文學(xué)和氣象學(xué)共同研究的對象。我國大部分地區(qū)一年內(nèi)降水學(xué)和氣象學(xué)共同研究的對象。我國大部分地區(qū)一年內(nèi)降水以降雨為主。以降雨為主。 降水要素及其時空變化表示方法降水要素及其時空變化表示方法 降雨量（深）：降雨量（深）：點(diǎn)降雨量和面降雨量點(diǎn)降雨量和面降雨量 降雨歷時：降雨歷時：次降雨歷時次降雨歷時 降雨強(qiáng)度：降雨強(qiáng)度：時段平均降雨強(qiáng)度和瞬時降雨強(qiáng)度時段平均降雨強(qiáng)度和瞬時降雨強(qiáng)度 降雨面積降雨面積 暴雨中心：暴雨中心：暴雨集中的較小的局部地區(qū)暴雨集中的較小的局部地區(qū) 降雨級別：降雨級別：微

14、雨、小雨、中雨、大雨、暴雨、大暴雨微雨、小雨、中雨、大雨、暴雨、大暴雨、特大暴雨。、特大暴雨。 5、流域平均雨量及降雨過程計(jì)算、流域平均雨量及降雨過程計(jì)算 雨量站觀測的降雨量只代表那一點(diǎn)的降雨，而形成河川徑流的雨量站觀測的降雨量只代表那一點(diǎn)的降雨，而形成河川徑流的則是整個流域上的降雨量，對此，可用流域平均雨量（或稱面則是整個流域上的降雨量，對此，可用流域平均雨量（或稱面雨量）來反映。下面介紹雨量）來反映。下面介紹3種常用的計(jì)算方法。種常用的計(jì)算方法。 算術(shù)平均法：算術(shù)平均法：對流域內(nèi)各站同一時段的雨量進(jìn)行算術(shù)平均。對流域內(nèi)各站同一時段的雨量進(jìn)行算術(shù)平均。 1P?Pini?1n 式中式中: P為

15、某一指定時段的流域平均雨量，為某一指定時段的流域平均雨量，mm；n為流域內(nèi)的雨為流域內(nèi)的雨量站數(shù)；量站數(shù)；Pi為流域內(nèi)第為流域內(nèi)第i站指定時段的雨量，站指定時段的雨量，mm。 算術(shù)平均法一般適用于雨量站均勻分布的情況。算術(shù)平均法一般適用于雨量站均勻分布的情況。 泰森多邊形法：泰森多邊形法：該法假定流域上各點(diǎn)的雨量以其最近的雨量該法假定流域上各點(diǎn)的雨量以其最近的雨量站的雨量為代表，因此需要采用一定的方法推求各站代表的在站的雨量為代表，因此需要采用一定的方法推求各站代表的在流域中距其最近的點(diǎn)的面積，這些站代表的面積圖稱泰森多邊流域中距其最近的點(diǎn)的面積，這些站代表的面積圖稱泰森多邊形。其作法是：先用

16、直線（圖中的虛線）就近連接各站為許多形。其作法是：先用直線（圖中的虛線）就近連接各站為許多三角形，然后作各連線的垂直平分線，他們與流域分水線一起三角形，然后作各連線的垂直平分線，他們與流域分水線一起 組成組成n個多邊形，每個多邊形的面積，就是其中的雨量站代表的個多邊形，每個多邊形的面積，就是其中的雨量站代表的面積。設(shè)第面積。設(shè)第i站代表的面積為站代表的面積為 , 雨量為雨量為Pi, 則該法計(jì)算流域平均雨則該法計(jì)算流域平均雨量的公式為量的公式為 fi1P?Pini?1Fn 等雨量線法：等雨量線法： 根據(jù)流域及附近的雨量站觀測的同根據(jù)流域及附近的雨量站觀測的同一時段的雨量值，參考地形影響，類一時段

17、的雨量值，參考地形影響，類似繪制地形等高線那樣，畫出如圖的似繪制地形等高線那樣，畫出如圖的雨量等值線圖，然后量出相鄰等值線雨量等值線圖，然后量出相鄰等值線 間的流域面積間的流域面積 ，即可按下式計(jì)算流，即可按下式計(jì)算流域平均雨量域平均雨量 1P?F?fi?1niPi等雨量線圖等雨量線圖 Pi為相鄰的為相鄰的2條等值線數(shù)值的平均數(shù)條等值線數(shù)值的平均數(shù) 6、土壤含水量和水分常數(shù)、土壤含水量和水分常數(shù) 土壤水是指吸附于土粒和存在于土壤孔隙中的水分，按受分子力、毛管力、重力作用，分為4種形式：吸濕水,薄膜水,毛管水,重力水. 土壤含水量是指包氣帶土壤含水的多少，常用單位土壤體積內(nèi)包含的水體體積、或包含

18、的水體質(zhì)量來表示。水文上還常用包氣帶土層的含水量折合為水深（）來表示，稱土壤蓄水量。采用某些特征條件下的土壤含水量采用某些特征條件下的土壤含水量來反映它們的變化特性，這些特征土壤含水量稱為土壤來反映它們的變化特性，這些特征土壤含水量稱為土壤水分常數(shù)。水分常數(shù)。 7、下滲、下滲 1、下滲：、下滲：是指地面上的雨水從地表滲入是指地面上的雨水從地表滲入土壤的運(yùn)動過程。土壤的運(yùn)動過程。 2、下滲曲線與下滲方程、下滲曲線與下滲方程 ? 下滲的快慢以下滲率表示，單位時間內(nèi)滲入單，單位時間內(nèi)滲入單位面積土壤中的水量為位面積土壤中的水量為下滲率下滲率。充分供水條件。充分供水條件下的下滲率為下的下滲率為下滲能力

19、下滲能力。 ?下滲曲線確切地說，應(yīng)稱下滲能力曲線下滲能力曲線，指地面充分供水條件下下滲率隨時間的變化過程線。 ?下下滲曲線積分，得下滲累積曲線 Ft ，F(xiàn) 為從開始到時的下滲累積量，以計(jì)。 下滲下滲 下滲過程將經(jīng)歷以下3個階段： ?滲潤階段：滲潤階段：入滲初期，吸濕水尚未得到滿足，在強(qiáng)大的分子力吸引下，雨水迅速下滲，使初期具有很大的下滲率。 ?滲漏階段：滲漏階段：入滲的雨水，主要在毛管力、重力作用下，沿土壤孔隙向下作不穩(wěn)定運(yùn)動，直到土壤飽和，毛管力消失。 ?滲透階段：滲透階段：土壤飽和后，水分在重力作用下呈穩(wěn)定流動，這時下滲以穩(wěn)定下滲率進(jìn)行。 8、水面蒸發(fā)觀測與計(jì)算、水面蒸發(fā)觀測與計(jì)算 ? 水

20、面蒸發(fā)是指在自然條件下，指在自然條件下，水面的水分由液態(tài)轉(zhuǎn)化為氣態(tài)向大氣擴(kuò)散、運(yùn)移的過程。單位時間蒸發(fā)的水深，稱蒸發(fā)率或蒸發(fā)強(qiáng)度，以mm/d計(jì)。 水面蒸發(fā)觀測資料較多，比較可靠，常是其他蒸發(fā)計(jì)算的基礎(chǔ)。 ? 由于蒸發(fā)器的蒸發(fā)面積遠(yuǎn)較天然水體為小，其受熱條件與大水體有顯著的由于蒸發(fā)器的蒸發(fā)面積遠(yuǎn)較天然水體為小，其受熱條件與大水體有顯著的 差異，所以，其數(shù)值不能直接作為大水體的水面蒸發(fā)值。將水面蒸發(fā)器的差異，所以，其數(shù)值不能直接作為大水體的水面蒸發(fā)值。將水面蒸發(fā)器的觀測值觀測值E器轉(zhuǎn)換為大水體的蒸發(fā)量器轉(zhuǎn)換為大水體的蒸發(fā)量E，計(jì)算式為：，計(jì)算式為： E=KE器器 式中：式中：K為蒸發(fā)器的折算系數(shù)，

21、隨水面蒸發(fā)器類型和季節(jié)變化，可在水文為蒸發(fā)器的折算系數(shù)，隨水面蒸發(fā)器類型和季節(jié)變化，可在水文計(jì)算規(guī)范等文獻(xiàn)中查取。計(jì)算規(guī)范等文獻(xiàn)中查取。 流域蒸發(fā)流域蒸發(fā) ?流域蒸散散發(fā)包括水面蒸發(fā)、土壤蒸發(fā)和植物散發(fā)，其中后二項(xiàng)之和稱陸面蒸發(fā)。由于三者錯綜復(fù)雜，實(shí)際上常常將他們綜合在一起進(jìn)行計(jì)算，常用的方法有水量平衡法、流域蒸發(fā)模型法。 ?水量平衡法：建立流域多年平均的水量平衡方程，由多年平水量平衡法：建立流域多年平均的水量平衡方程，由多年平均降雨量和徑流量得到。均降雨量和徑流量得到。 ?模式計(jì)算法：由流域蒸散發(fā)基本規(guī)律可知，流域的蒸散發(fā)與模式計(jì)算法：由流域蒸散發(fā)基本規(guī)律可知，流域的蒸散發(fā)與蒸散發(fā)能力及土壤

22、含水量有著密切的關(guān)系，可采用一層模式蒸散發(fā)能力及土壤含水量有著密切的關(guān)系，可采用一層模式、二層模式和三層模式進(jìn)行計(jì)算。、二層模式和三層模式進(jìn)行計(jì)算。 第三章第三章 水文信息采集與處理水文信息采集與處理 1、水文測站和水文站網(wǎng)，水文測站的觀測項(xiàng)目、水文測站和水文站網(wǎng)，水文測站的觀測項(xiàng)目 2、水位的定義以及日平均水位的計(jì)算方法、水位的定義以及日平均水位的計(jì)算方法 3、流量測驗(yàn)的計(jì)算步驟、流量測驗(yàn)的計(jì)算步驟 1、水文測站、水文測站 ? 在流域內(nèi)一定地點(diǎn)（或斷面）按統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)對所需要的水在流域內(nèi)一定地點(diǎn)（或斷面）按統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)對所需要的水文要素作系統(tǒng)觀測并處理為即時信息，這些指定的地點(diǎn)文要素作系統(tǒng)觀測并處理

23、為即時信息，這些指定的地點(diǎn)稱為稱為水文測站。水文測站。 ? 水文測站所觀測的項(xiàng)目主要有水位、流量、泥沙、降水水文測站所觀測的項(xiàng)目主要有水位、流量、泥沙、降水、蒸發(fā)、水溫、冰凌、水質(zhì)、地下水位等。只觀測上述、蒸發(fā)、水溫、冰凌、水質(zhì)、地下水位等。只觀測上述項(xiàng)目中的一項(xiàng)或少數(shù)幾項(xiàng)的測站，則按其主要觀測項(xiàng)目項(xiàng)目中的一項(xiàng)或少數(shù)幾項(xiàng)的測站，則按其主要觀測項(xiàng)目的名稱而分別稱為水位站、流量站（也稱水文站）、雨的名稱而分別稱為水位站、流量站（也稱水文站）、雨量站、蒸發(fā)站等。量站、蒸發(fā)站等。 水文站網(wǎng)水文站網(wǎng) ? 因?yàn)閱蝹€測站所觀測到的水文要素信息只代因?yàn)閱蝹€測站所觀測到的水文要素信息只代表了站址處的水文情況，而

24、流域上的水文情表了站址處的水文情況，而流域上的水文情況則須在流域內(nèi)的一些適當(dāng)?shù)攸c(diǎn)布站觀測，況則須在流域內(nèi)的一些適當(dāng)?shù)攸c(diǎn)布站觀測，這些測站在地理上的分布網(wǎng)稱為這些測站在地理上的分布網(wǎng)稱為水文站網(wǎng)水文站網(wǎng)。 ? 水文站網(wǎng)布站的原則是：通過所設(shè)站網(wǎng)采集水文站網(wǎng)布站的原則是：通過所設(shè)站網(wǎng)采集到的水文信息經(jīng)過整理分析后，可以內(nèi)插流到的水文信息經(jīng)過整理分析后，可以內(nèi)插流域內(nèi)任何地點(diǎn)水文要素的特征值，這也就是域內(nèi)任何地點(diǎn)水文要素的特征值，這也就是水文站網(wǎng)的作用。水文站網(wǎng)的作用。 ? 水文站網(wǎng)規(guī)劃的任務(wù)：就是研究測站在地區(qū)水文站網(wǎng)規(guī)劃的任務(wù)：就是研究測站在地區(qū)上分布的科學(xué)性、合理性、最優(yōu)化等問題。上分布的科學(xué)

25、性、合理性、最優(yōu)化等問題。 2、水位、水位 ? 水位是指河流、湖泊、水庫及海洋等水體的自由水面的高水位是指河流、湖泊、水庫及海洋等水體的自由水面的高程，以程，以m計(jì)。水位與高程數(shù)值一樣，要有一個基面作為起計(jì)。水位與高程數(shù)值一樣，要有一個基面作為起點(diǎn)點(diǎn). - 絕對基面：絕對基面：將某一海濱地點(diǎn)平均海水面的高程定為將某一海濱地點(diǎn)平均海水面的高程定為0.000m，作為水準(zhǔn)基面。我國曾沿用過大連、大沽、黃海，作為水準(zhǔn)基面。我國曾沿用過大連、大沽、黃海、廢黃河口、吳淞、珠江等基面，現(xiàn)在統(tǒng)一規(guī)定的基面為、廢黃河口、吳淞、珠江等基面，現(xiàn)在統(tǒng)一規(guī)定的基面為青島黃?；?。青島黃?；妗?觀測水位的設(shè)備和方法觀測

26、水位的設(shè)備和方法 （二）水位的觀測（二）水位的觀測 水位的觀測包括基本水尺和比降水尺的水位。水位的觀測包括基本水尺和比降水尺的水位。 基本水尺的觀測是分段定時觀測。當(dāng)水位變化緩慢時（日變幅基本水尺的觀測是分段定時觀測。當(dāng)水位變化緩慢時（日變幅在在0.12m0.12m以內(nèi)），每日以內(nèi)），每日8 8時和時和2020時各觀測一次（稱時各觀測一次（稱2 2段制觀測，段制觀測，8 8時是時是基本時）；枯水期日變幅在基本時）；枯水期日變幅在0.06m0.06m以內(nèi)，用以內(nèi)，用1 1段制觀測；日變幅在段制觀測；日變幅在0.120.120.24m 0.24m 時，用時，用4 4段制觀測；有峰谷出現(xiàn)時，還要加測

27、。日水段制觀測；有峰谷出現(xiàn)時，還要加測。日水位分界時刻：位分界時刻： 0 24 24時。時。 比降水尺觀測的目的是計(jì)算水面比降，分析河床糙率等。其觀比降水尺觀測的目的是計(jì)算水面比降，分析河床糙率等。其觀測時間和次數(shù)，視需要而定。測時間和次數(shù)，視需要而定。 日平均水位的計(jì)算日平均水位的計(jì)算 ? 水位觀測數(shù)據(jù)整理工作的內(nèi)容包括日平均水位、月平均水位水位觀測數(shù)據(jù)整理工作的內(nèi)容包括日平均水位、月平均水位、年平均水位的計(jì)算。日平均水位的計(jì)算方法有兩種：、年平均水位的計(jì)算。日平均水位的計(jì)算方法有兩種： （1）若一日內(nèi)水位變化緩慢，或水位變化較大，但系等時）若一日內(nèi)水位變化緩慢，或水位變化較大，但系等時距人

28、工觀測或從自記水位計(jì)上摘錄，采用距人工觀測或從自記水位計(jì)上摘錄，采用算術(shù)平均法算術(shù)平均法計(jì)算；計(jì)算； （2）若一日內(nèi)水位變化較大、且系不等時距觀測或摘錄，）若一日內(nèi)水位變化較大、且系不等時距觀測或摘錄，則采用則采用面積包圍法面積包圍法，即將當(dāng)日，即將當(dāng)日024小時內(nèi)水位過程線所包小時內(nèi)水位過程線所包圍的面積，除以一日時間求得。如圍的面積，除以一日時間求得。如0時或時或24時無實(shí)測數(shù)據(jù)，時無實(shí)測數(shù)據(jù)，則根據(jù)前后相鄰水位直線內(nèi)插求得。則根據(jù)前后相鄰水位直線內(nèi)插求得。 3、流量測驗(yàn)、流量測驗(yàn) ? 流量是單位時間內(nèi)流過江河某一橫斷面的水量，以流量是單位時間內(nèi)流過江河某一橫斷面的水量，以m3/s計(jì)。它是

29、反映水資源和江河湖泊、水庫等水體水量變化計(jì)。它是反映水資源和江河湖泊、水庫等水體水量變化的基本數(shù)據(jù)，也是最重要的水文特征值。的基本數(shù)據(jù)，也是最重要的水文特征值。 ? 測量流量的方法很多，常用的方法為測量流量的方法很多，常用的方法為流速面積法流速面積法，其中，其中包括流速儀測流法、浮標(biāo)測流法、比降面積法等，這是包括流速儀測流法、浮標(biāo)測流法、比降面積法等，這是我國目前使用的基本方法。此外還有水力學(xué)法、化學(xué)法我國目前使用的基本方法。此外還有水力學(xué)法、化學(xué)法、物理法、直接法等。、物理法、直接法等。 流速儀法測流流速儀法測流 ? 流速儀法流速儀法是用流速儀測定水流速度，并由流速與斷面面積的乘積來推是用流

30、速儀測定水流速度，并由流速與斷面面積的乘積來推求流量的方法。它是目前國內(nèi)外廣泛使用的測流方法，也是最基本的求流量的方法。它是目前國內(nèi)外廣泛使用的測流方法，也是最基本的測流方法。測流方法。 ? 在過水?dāng)嗝嫔?，流速隨水平及垂直方向的位置不同而變化。從水平方在過水?dāng)嗝嫔?，流速隨水平及垂直方向的位置不同而變化。從水平方向看，中間流速大，兩岸流速?。粡乃罘较蚩?，河床流速最小。用向看，中間流速大，兩岸流速??；從水深方向看，河床流速最小。用流速儀測流實(shí)際上是將過水?dāng)嗝鎰澐譃槿舾刹糠?，?jì)算出各部分面積流速儀測流實(shí)際上是將過水?dāng)嗝鎰澐譃槿舾刹糠?，?jì)算出各部分面積，然后用流速儀近似地測算出各部分面積上的平均流速

31、，兩者的乘積，然后用流速儀近似地測算出各部分面積上的平均流速，兩者的乘積為通過各部分面積的流量，累積各部分面積上的流量即得全斷面的流為通過各部分面積的流量，累積各部分面積上的流量即得全斷面的流量。因此流速儀測流工作包括斷面測量和流速測量兩部分工作。量。因此流速儀測流工作包括斷面測量和流速測量兩部分工作。 4 泥沙測驗(yàn)及計(jì)算泥沙測驗(yàn)及計(jì)算 和河床質(zhì)和河床質(zhì)3 3類。類。 ? 河流中的泥沙，按其運(yùn)動形式分為懸移質(zhì)、推移質(zhì)河流中的泥沙，按其運(yùn)動形式分為懸移質(zhì)、推移質(zhì)懸移質(zhì)泥沙：懸浮于水中并隨之運(yùn)動 推移質(zhì)泥沙：受水流沖擊沿河底移動或滾動 河床質(zhì)泥沙：相對靜止而停留在河床上 第四章第四章 流域產(chǎn)匯流計(jì)

32、算流域產(chǎn)匯流計(jì)算 1、前期影響雨量、前期影響雨量Pa的定義及其計(jì)算方法的定義及其計(jì)算方法 2、蓄滿產(chǎn)流概念、蓄滿產(chǎn)流概念 3、蓄水容量曲線概念、蓄水容量曲線概念 4、地面地下徑流的劃分方法、地面地下徑流的劃分方法 5、等流時線以及等流時面積概念、等流時線以及等流時面積概念 6、單位線概念及其推流方法、單位線概念及其推流方法 7、馬斯京根洪水演算方法的基本原理、馬斯京根洪水演算方法的基本原理 流域產(chǎn)匯流計(jì)算基本內(nèi)容與流程流域產(chǎn)匯流計(jì)算基本內(nèi)容與流程 ? 由流域降雨推求流域出口的河川徑流，大體由流域降雨推求流域出口的河川徑流，大體 上分為兩個步驟：上分為兩個步驟： 產(chǎn)流計(jì)算：產(chǎn)流計(jì)算：降雨扣除截留

33、、填洼、下滲、降雨扣除截留、填洼、下滲、 蒸發(fā)等損失之后，剩下的部分稱為凈雨，在蒸發(fā)等損失之后，剩下的部分稱為凈雨，在 數(shù)量上等于它所形成的徑流深。在我國常稱數(shù)量上等于它所形成的徑流深。在我國常稱 凈雨量為產(chǎn)流量，降雨轉(zhuǎn)化為凈雨的過程為凈雨量為產(chǎn)流量，降雨轉(zhuǎn)化為凈雨的過程為 產(chǎn)流過程，關(guān)于凈雨的計(jì)算稱之為產(chǎn)流計(jì)算。產(chǎn)流過程，關(guān)于凈雨的計(jì)算稱之為產(chǎn)流計(jì)算。 匯流計(jì)算：匯流計(jì)算：凈雨沿著地面和地下匯入河網(wǎng)，然后經(jīng)河網(wǎng)匯流形成流域出凈雨沿著地面和地下匯入河網(wǎng)，然后經(jīng)河網(wǎng)匯流形成流域出口的徑流過程，關(guān)于流域匯流過程的計(jì)算稱之為匯流計(jì)算。分為坡地匯流口的徑流過程，關(guān)于流域匯流過程的計(jì)算稱之為匯流計(jì)算。分

34、為坡地匯流和河網(wǎng)匯流。和河網(wǎng)匯流。 1、前期影響雨量、前期影響雨量Pa的計(jì)算的計(jì)算 ? 常用前期影響雨量常用前期影響雨量Pa作為衡量流域干濕程度的指標(biāo)，反映流域蓄作為衡量流域干濕程度的指標(biāo)，反映流域蓄水量的大小。前期影響雨量水量的大小。前期影響雨量Pa的計(jì)算式為的計(jì)算式為 Pa,t?1?K(Pa,t?Pt) 式中，式中，Pa.t 、Pa.t+1 分別為第分別為第t天和第天和第t+1天開始時刻的前期影響雨天開始時刻的前期影響雨量（量（mm）；）；Pt為第為第t天的流域降雨量（天的流域降雨量（mm）；）；K為流域蓄水的日為流域蓄水的日消退系數(shù)，每個月可近似取一個平均值，等于消退系數(shù)，每個月可近似取

35、一個平均值，等于 (1?Em/ Wm)，其中，其中 m為流域月平均日蒸散發(fā)能力。為流域月平均日蒸散發(fā)能力。 用上式計(jì)算可取連續(xù)大暴雨之后的用上式計(jì)算可取連續(xù)大暴雨之后的Pa 等于等于Wm ，由此向后逐日，由此向后逐日推算。推算。 Pa,t?1?WmE 某流域經(jīng)分析求得某流域經(jīng)分析求得Wm=100mm ，5月份多年平均的流域月份多年平均的流域日蒸散發(fā)能力為日蒸散發(fā)能力為5mm，6月份為月份為6.2mm，由此算得：，由此算得： 5月份月份K5月月=1-5/100=0.95， 6月份月份K6月月=1-6.2/100=0.938 2、蓄滿產(chǎn)流模型的基本概念、蓄滿產(chǎn)流模型的基本概念 ?趙人俊等經(jīng)過長期對

36、濕潤地區(qū)暴雨徑流關(guān)系的研究，提出了蓄趙人俊等經(jīng)過長期對濕潤地區(qū)暴雨徑流關(guān)系的研究，提出了蓄滿產(chǎn)流模型計(jì)算總凈雨過程，以及確定穩(wěn)滲率滿產(chǎn)流模型計(jì)算總凈雨過程，以及確定穩(wěn)滲率fc劃分地面、地劃分地面、地下凈雨。該法是我國濕潤地區(qū)產(chǎn)流計(jì)算的一個重要方法。下凈雨。該法是我國濕潤地區(qū)產(chǎn)流計(jì)算的一個重要方法。 ?蓄滿產(chǎn)流模式：蓄滿產(chǎn)流模式：包氣帶土壤含水量達(dá)到田間持水量之前不產(chǎn)流包氣帶土壤含水量達(dá)到田間持水量之前不產(chǎn)流 ，此時稱為，此時稱為“未蓄滿未蓄滿”，此時的降雨全部被土壤吸收，補(bǔ)充包，此時的降雨全部被土壤吸收，補(bǔ)充包氣帶缺水量。包氣帶土壤含水量達(dá)到田間持水量時，稱為氣帶缺水量。包氣帶土壤含水量達(dá)到田

37、間持水量時，稱為“蓄蓄滿滿”，蓄滿后開始產(chǎn)流，此后的降雨扣除雨期蒸發(fā)后全部產(chǎn)流，蓄滿后開始產(chǎn)流，此后的降雨扣除雨期蒸發(fā)后全部產(chǎn)流形成凈雨。流域上只有蓄滿的地方才產(chǎn)流，故產(chǎn)流期的下滲為形成凈雨。流域上只有蓄滿的地方才產(chǎn)流，故產(chǎn)流期的下滲為穩(wěn)滲率穩(wěn)滲率fc，其中下滲至潛水層的部分成為地下徑流，超滲的部，其中下滲至潛水層的部分成為地下徑流，超滲的部分成為地面徑流。這種產(chǎn)流模式稱為蓄滿產(chǎn)流。分成為地面徑流。這種產(chǎn)流模式稱為蓄滿產(chǎn)流。 3、地面地下徑流過程的劃分、地面地下徑流過程的劃分 ? 上述求得的徑流量是時段總徑流量，總徑流量包括地面徑流和地下上述求得的徑流量是時段總徑流量，總徑流量包括地面徑流和地

38、下徑流，即徑流，即R=RS+RG。由于地面、地下徑流的匯流特性不同，因此需。由于地面、地下徑流的匯流特性不同，因此需要將要將總徑流劃分為地面徑流和地下徑流?？倧搅鲃澐譃榈孛鎻搅骱偷叵聫搅?。 ? 根據(jù)蓄滿產(chǎn)流的概念，只有當(dāng)包氣帶達(dá)到田間持水量，即包氣帶蓄根據(jù)蓄滿產(chǎn)流的概念，只有當(dāng)包氣帶達(dá)到田間持水量，即包氣帶蓄滿后才產(chǎn)流，此時的下滲率為穩(wěn)定下滲率滿后才產(chǎn)流，此時的下滲率為穩(wěn)定下滲率fc，當(dāng)雨強(qiáng)，當(dāng)雨強(qiáng)i fc時，時， i-fc形形成地面徑流，成地面徑流， fc形成地下徑流。總凈雨劃分為地面、地下兩部分。形成地下徑流?？們粲陝澐譃榈孛?、地下兩部分。 4、等流時面積、等流時面積 ? 流域匯流流域匯流

39、是指在流域各點(diǎn)產(chǎn)生的凈雨，經(jīng)是指在流域各點(diǎn)產(chǎn)生的凈雨，經(jīng)過坡地和河網(wǎng)匯集到流域出口斷面形成徑過坡地和河網(wǎng)匯集到流域出口斷面形成徑流的全過程。流的全過程。 ? 同一時刻在流域各處形成的凈雨距流域出同一時刻在流域各處形成的凈雨距流域出 口斷面的距離遠(yuǎn)近不同，且各點(diǎn)的流速也口斷面的距離遠(yuǎn)近不同，且各點(diǎn)的流速也 不完全相同，所以流域中的各個凈雨不可不完全相同，所以流域中的各個凈雨不可能全部在同一時刻到達(dá)流域出口斷面。但能全部在同一時刻到達(dá)流域出口斷面。但是，不同時刻在流域內(nèi)不同地點(diǎn)產(chǎn)生的凈是，不同時刻在流域內(nèi)不同地點(diǎn)產(chǎn)生的凈雨卻可能在同一時刻流達(dá)流域的出口斷面雨卻可能在同一時刻流達(dá)流域的出口斷面，如右

40、圖中的黑點(diǎn)所示。，如右圖中的黑點(diǎn)所示。 5、時段單位線法推求流量過程、時段單位線法推求流量過程 1、單位線的基本概念、單位線的基本概念 單位線單位線是指在給定的流域上是指在給定的流域上，單位時段內(nèi)均勻降落單位深，單位時段內(nèi)均勻降落單位深 度的地面凈雨在流域出口斷面度的地面凈雨在流域出口斷面形成的地面徑流過程線，如右形成的地面徑流過程線，如右圖所示。單位凈雨一般取圖所示。單位凈雨一般取10mm，單位時段可取，單位時段可取1、3、6、12、24h等，依流域大小而定。等，依流域大小而定。 ? 由于實(shí)際的凈雨不一定正好是一個單位和一個時段，所以分析使用時有由于實(shí)際的凈雨不一定正好是一個單位和一個時段，

41、所以分析使用時有如下兩條假定。如下兩條假定。 - 倍比假定：倍比假定：如果單位時段內(nèi)的凈雨不是一個單位而是如果單位時段內(nèi)的凈雨不是一個單位而是k個單位，則形個單位，則形成的流量過程是單位線縱標(biāo)的成的流量過程是單位線縱標(biāo)的k倍。倍。 - 疊加假定：疊加假定：如果凈雨不是一個時段而是如果凈雨不是一個時段而是m個時段，則所形成的流量過個時段，則所形成的流量過程是各時段凈雨形成的部分流量過程錯開時段疊加。程是各時段凈雨形成的部分流量過程錯開時段疊加。 根據(jù)上述假定，可以得到流域出口斷面流量過程線的表達(dá)式：根據(jù)上述假定，可以得到流域出口斷面流量過程線的表達(dá)式： m?Qi?qi?j?1 ?j?1 ,2 ,

42、? ,mj?110?i?j?1?1 ,2 ,? n?hj i?1 ,2 ,? ,l? 式中：式中：Qi為流域出口斷面各時刻流量值，為流域出口斷面各時刻流量值，m3/s；hj為各時段凈雨量為各時段凈雨量，mm； qi-j+1為單位線各時刻縱坐標(biāo)，為單位線各時刻縱坐標(biāo)，m3/s；l為流域出口斷面流量過程線時段數(shù)為流域出口斷面流量過程線時段數(shù)；m為凈雨時段數(shù)；為凈雨時段數(shù)；n為單位線時段數(shù)。為單位線時段數(shù)。 若告訴的是暴雨量，要先扣除損失，求得凈雨量，再退流，退流得到若告訴的是暴雨量，要先扣除損失，求得凈雨量，再退流，退流得到的是地面徑流。的是地面徑流。 地面凈雨地面凈雨時間時間 h (日日.時時)

43、 (mm) 23.8 23.14 23.20 24.2 24.8 24.14 24.20 25.2 25.8 25.14 25.20 26.2 26.8 26.14 26.20 27.2 27.8 27.14 19.7 9.0 7.0 單位線單位線q(t) (m3/s) 0 44 182 333 281 226 156 121 83 60 40 23 11 6 4 0 部分地面徑流部分地面徑流 H1=19.7 0 87 358 656 554 445 307 238 164 118 79 45 22 12 8 0 H2=9.0 0 40 164 300 253 203 140 109 75 5

44、4 36 21 10 5 4 0 H3=7.0 0 31 127 233 197 158 109 85 58 42 28 16 8 4 3 0 地面徑地面徑地下徑地下徑出口斷面流出口斷面流流流Qs(t) 流流Qg(t) 量過程量過程Q(t) (m3/s) (m3/s) (m3/s) 0 87 398 851 981 931 707 536 382 278 191 123 71 38 21 8 3 0 20 24 24 24 30 30 30 26 26 26 26 24 24 24 22 22 20 20 20 111 422 875 1011 961 737 562 408 304 217

45、147 95 62 43 30 23 20 7、馬斯京根洪水演算法、馬斯京根洪水演算法 ? 天然河道里的洪水波運(yùn)動屬于不穩(wěn)定流，洪天然河道里的洪水波運(yùn)動屬于不穩(wěn)定流，洪水波的演進(jìn)與變形可用圣維南方程組來描述。水水波的演進(jìn)與變形可用圣維南方程組來描述。水文學(xué)上的流量演算法是在圣維南方程組簡化的基文學(xué)上的流量演算法是在圣維南方程組簡化的基礎(chǔ)上，利用河槽的水量平衡方程替代連續(xù)性方程礎(chǔ)上，利用河槽的水量平衡方程替代連續(xù)性方程，用河段的蓄泄關(guān)系替代動力方程，然后聯(lián)立求，用河段的蓄泄關(guān)系替代動力方程，然后聯(lián)立求 解，將河段的入流過程演算為出流過程的方法。解，將河段的入流過程演算為出流過程的方法。 1、基本

46、原理、基本原理 河段流量演算是由以下兩個基本公式組成河段流量演算是由以下兩個基本公式組成 ? 河槽時段水量平衡方程河槽時段水量平衡方程 ?t?t(Q上,1?Q上,2)?(Q下,1?Q下,2)?S2?S122? 河段蓄水量與泄流量方程河段蓄水量與泄流量方程 S?f(Q)2、馬斯京根法及其槽蓄曲線方程、馬斯京根法及其槽蓄曲線方程 ? 該方法由該方法由G.T.麥卡錫麥卡錫(G-T-McCarthy)于于1938年在美國馬斯年在美國馬斯京根河流域應(yīng)用而得名。該法主要是建立馬斯京根槽蓄曲線方京根河流域應(yīng)用而得名。該法主要是建立馬斯京根槽蓄曲線方程，并與水量平衡方程聯(lián)立求解，進(jìn)行河段洪水演算。程，并與水量

47、平衡方程聯(lián)立求解，進(jìn)行河段洪水演算。 ? 在馬斯京根槽蓄曲線方程中，假定河道中的斷面流量與相在馬斯京根槽蓄曲線方程中，假定河道中的斷面流量與相 應(yīng)的槽蓄量近似地按穩(wěn)定流處理，并采用線性關(guān)系，則可得到應(yīng)的槽蓄量近似地按穩(wěn)定流處理，并采用線性關(guān)系，則可得到馬斯京根槽蓄曲線方程為馬斯京根槽蓄曲線方程為 S?KxQ上?(1?x)Q下?KQ式中：式中：K為穩(wěn)定流情況下的河段傳播時間，為穩(wěn)定流情況下的河段傳播時間，Q稱為示儲流量，稱為示儲流量， 3、馬斯京根流量演算方程、馬斯京根流量演算方程 ? 聯(lián)解水量平衡方程式和馬斯京根槽蓄曲線方程式聯(lián)解水量平衡方程式和馬斯京根槽蓄曲線方程式, ,可得馬斯京根可得馬斯

48、京根 流流量演算方程量演算方程: : S?KxQ上?(1?x)Q下?KQ?t?t(Q上,1?Q上,2)?(Q 下,1?Q下,2)?S2?S122 C0? Q下,2?C0Q上,2?C1Q上,1?C2Q下,10 .5?t?Kx?K?Kx?0 .5?t?0 .5 t?Kx?C1?K?Kx?0 .5?t?K?Kx?0 .5?t?C2?K?Kx?0 .5?t?第五章第五章 水文預(yù)報(bào)水文預(yù)報(bào) 實(shí)時洪水預(yù)報(bào)的誤差來源實(shí)時洪水預(yù)報(bào)的誤差來源 水文預(yù)報(bào)誤差的來源水文預(yù)報(bào)誤差的來源 （1）模型結(jié)構(gòu)誤差）模型結(jié)構(gòu)誤差 ? 在對水文循環(huán)過程的模擬中，采用了不同程度簡化的模型或不完在對水文循環(huán)過程的模擬中，采用了不同程

49、度簡化的模型或不完善的處理方法，由此引起的誤差稱為模型結(jié)構(gòu)誤差。善的處理方法，由此引起的誤差稱為模型結(jié)構(gòu)誤差。 （2）模型參數(shù)估計(jì)誤差）模型參數(shù)估計(jì)誤差 ? 水文模型中估計(jì)的模型參數(shù)對其真值來講，總是存在著誤差的。水文模型中估計(jì)的模型參數(shù)對其真值來講，總是存在著誤差的。根據(jù)各場洪水優(yōu)選的模型參數(shù)，它是綜合各場洪水的最優(yōu)值，而對根據(jù)各場洪水優(yōu)選的模型參數(shù)，它是綜合各場洪水的最優(yōu)值，而對某一特定場次的洪水，它并非就是最合適的。某一特定場次的洪水，它并非就是最合適的。 （3）模型的輸入誤差）模型的輸入誤差 ? 進(jìn)行水文預(yù)報(bào)所輸入的資料通常是降雨、流量和流域蒸散發(fā)進(jìn)行水文預(yù)報(bào)所輸入的資料通常是降雨、流

50、量和流域蒸散發(fā),這些這些資料或由實(shí)測獲得資料或由實(shí)測獲得,或根據(jù)天氣預(yù)報(bào)估算得到。前者存在著測驗(yàn)和時或根據(jù)天氣預(yù)報(bào)估算得到。前者存在著測驗(yàn)和時段統(tǒng)計(jì)平均誤差段統(tǒng)計(jì)平均誤差,后者則存在著相當(dāng)大的預(yù)報(bào)誤差。后者則存在著相當(dāng)大的預(yù)報(bào)誤差。 第六章第六章 水文統(tǒng)計(jì)水文統(tǒng)計(jì) 1、水文學(xué)中樣本的統(tǒng)計(jì)參數(shù)、水文學(xué)中樣本的統(tǒng)計(jì)參數(shù) 2、水文頻率曲線、水文頻率曲線PIII線型線型 3、經(jīng)驗(yàn)頻率曲線、經(jīng)驗(yàn)頻率曲線 4、頻率與重現(xiàn)期的關(guān)系、頻率與重現(xiàn)期的關(guān)系 5、利用矩法計(jì)算頻率曲線參數(shù)、利用矩法計(jì)算頻率曲線參數(shù) 6、水文頻率曲線計(jì)算的目估適線法、水文頻率曲線計(jì)算的目估適線法 7、相關(guān)分析、相關(guān)分析 1、隨機(jī)變量的

51、統(tǒng)計(jì)參數(shù)、隨機(jī)變量的統(tǒng)計(jì)參數(shù) ? 說明隨機(jī)變量統(tǒng)計(jì)規(guī)律的數(shù)字特征，稱為隨機(jī)變量的統(tǒng)計(jì)參數(shù)說明隨機(jī)變量統(tǒng)計(jì)規(guī)律的數(shù)字特征，稱為隨機(jī)變量的統(tǒng)計(jì)參數(shù)。水文現(xiàn)象的統(tǒng)計(jì)參數(shù)反映隨機(jī)變量基本的統(tǒng)計(jì)規(guī)律，能概括。水文現(xiàn)象的統(tǒng)計(jì)參數(shù)反映隨機(jī)變量基本的統(tǒng)計(jì)規(guī)律，能概括水文現(xiàn)象的基本特性和分布特點(diǎn)。水文現(xiàn)象的基本特性和分布特點(diǎn)。 ? 統(tǒng)計(jì)參數(shù)有總體統(tǒng)計(jì)參數(shù)與樣本統(tǒng)計(jì)參數(shù)之分統(tǒng)計(jì)參數(shù)有總體統(tǒng)計(jì)參數(shù)與樣本統(tǒng)計(jì)參數(shù)之分?？傮w是某隨機(jī)?？傮w是某隨機(jī)變量所有取值的全體，樣本則是從總體中任意抽取的一部分。變量所有取值的全體，樣本則是從總體中任意抽取的一部分。樣本中所包括的項(xiàng)數(shù)則稱為樣本容量。樣本中所包括的項(xiàng)數(shù)則稱為樣本容量。

52、水文學(xué)中利用樣本統(tǒng)計(jì)水文學(xué)中利用樣本統(tǒng)計(jì)參數(shù)來估計(jì)總體統(tǒng)計(jì)參數(shù)。參數(shù)來估計(jì)總體統(tǒng)計(jì)參數(shù)。 ? 水文計(jì)算中常用的樣本統(tǒng)計(jì)參數(shù)有均值、均方差、變差系數(shù)和水文計(jì)算中常用的樣本統(tǒng)計(jì)參數(shù)有均值、均方差、變差系數(shù)和偏態(tài)系數(shù)。偏態(tài)系數(shù)。 （1）均值：）均值：均值表示系列中變量的平均情況。設(shè)某水文變量的觀均值表示系列中變量的平均情況。設(shè)某水文變量的觀測系列（樣本）為測系列（樣本）為x1，x2， ,xn ，則其均值為：，則其均值為： n x? ?xnx1?x2 ? ?n1?xini?1 （2）均方差：）均方差：均值能反映系列中各變量的平均情況，但不能反映均值能反映系列中各變量的平均情況，但不能反映系列中各變量值

53、集中或離散的程度。系列中各變量值集中或離散的程度。 例如：第例如：第1系列系列 5，10，15；第；第2系列系列 1，10，19 第第1系列的均方差為系列的均方差為4.08，第，第2系列的均方差為系列的均方差為7.35。 （3）變差系數(shù)：）變差系數(shù)：均方差雖然能說明系列的離散程度，但對均值不同的兩個均方差雖然能說明系列的離散程度，但對均值不同的兩個系列，用均方差來比較離散程度就不合適了。例如有兩個系列：系列，用均方差來比較離散程度就不合適了。例如有兩個系列： 第第1：5，10，15，均值，均值10；第；第2：995，1000，1005，均值，均值1000。得到的均。得到的均方差都為方差都為4.

54、08，說明這兩個系列的絕對離散程度是相同的，但因其均值一，說明這兩個系列的絕對離散程度是相同的，但因其均值一個是個是10，另一個是，另一個是1000，它們對均值的相對離散程度就很不相同。，它們對均值的相對離散程度就很不相同。 ? 為了克服以均方差衡量系列離散程度這種缺點(diǎn)，用均方差與均值之比作為為了克服以均方差衡量系列離散程度這種缺點(diǎn)，用均方差與均值之比作為衡量系列相對離散程度的一個參數(shù)，稱為變差系數(shù)衡量系列相對離散程度的一個參數(shù)，稱為變差系數(shù)CV。 ?Cv1=0.408；CV2=0.00408。說明第。說明第1系列的變化程度遠(yuǎn)比第系列的變化程度遠(yuǎn)比第2系列大。系列大。 ? 對水文現(xiàn)象來說，對水

55、文現(xiàn)象來說，Cv的大小反映了河川徑流在多年中的變化情況。由于南的大小反映了河川徑流在多年中的變化情況。由于南 方河流水量豐沛，豐水年和枯水年的年徑流相對來說變化較小，南方河流方河流水量豐沛，豐水年和枯水年的年徑流相對來說變化較小，南方河流的的Cv比北方河流的要小。比北方河流的要小。 （4）偏態(tài)系數(shù)：）偏態(tài)系數(shù)：變差系數(shù)只能反映系列的離散程度，它不能反映系列在均值兩變差系數(shù)只能反映系列的離散程度，它不能反映系列在均值兩邊的對稱程度。在水文統(tǒng)計(jì)中，采用偏態(tài)系數(shù)邊的對稱程度。在水文統(tǒng)計(jì)中，采用偏態(tài)系數(shù)Cs作為衡量系列不對稱（偏態(tài)）程作為衡量系列不對稱（偏態(tài)）程度的參數(shù)。度的參數(shù)。 ?當(dāng)系列對于均值對

56、稱時，當(dāng)系列對于均值對稱時，Cs=0，無偏；，無偏； 當(dāng)系列中正離差的立方占優(yōu)勢時，當(dāng)系列中正離差的立方占優(yōu)勢時，Cs0，正偏；，正偏； 當(dāng)系列中負(fù)離差的立方占優(yōu)勢時，當(dāng)系列中負(fù)離差的立方占優(yōu)勢時，Cs0，分析原因，大于均值和小于均值的，分析原因，大于均值和小于均值的 離散立方比較。離散立方比較。 ?對于概率密度曲線而言，曲線下的面積以均值為界，對對于概率密度曲線而言，曲線下的面積以均值為界，對Cs=0，左邊等于右邊；，左邊等于右邊；對對Cs0，左邊大于右邊；對，左邊大于右邊；對Cst1。T= t1+ t2 ，稱為洪水歷時。 3、洪水資料的審查與分析、洪水資料的審查與分析 1.1.資料可靠性的

57、審查與改正資料可靠性的審查與改正 實(shí)測洪水資料：實(shí)測洪水資料： 對測驗(yàn)和整編進(jìn)行檢查，重點(diǎn)放在觀測與整編質(zhì)量較差的年份。對測驗(yàn)和整編進(jìn)行檢查，重點(diǎn)放在觀測與整編質(zhì)量較差的年份。包括水位觀測、流量測驗(yàn)、水位流量關(guān)系等。包括水位觀測、流量測驗(yàn)、水位流量關(guān)系等。 歷史洪水資料：歷史洪水資料： 一是調(diào)查計(jì)算的洪峰流量可靠性；二是審查洪水發(fā)生的年份的準(zhǔn)一是調(diào)查計(jì)算的洪峰流量可靠性；二是審查洪水發(fā)生的年份的準(zhǔn)確性。確性。 2. 2. 資料一致性的審查與還原資料一致性的審查與還原 所謂洪水資料的一致性，就是產(chǎn)生各年洪水的流所謂洪水資料的一致性，就是產(chǎn)生各年洪水的流域產(chǎn)流和匯流條件在調(diào)查觀測期中應(yīng)基本相同。域

58、產(chǎn)流和匯流條件在調(diào)查觀測期中應(yīng)基本相同。 如果發(fā)生了較大的變化，需要將變化后的資料還如果發(fā)生了較大的變化，需要將變化后的資料還原到原先天然狀態(tài)的基礎(chǔ)上，以保證抽樣的隨機(jī)性（原到原先天然狀態(tài)的基礎(chǔ)上，以保證抽樣的隨機(jī)性（減少人為的干擾），和能與歷史資料組成一個具有一減少人為的干擾），和能與歷史資料組成一個具有一致性的系列。致性的系列。 例如上游建了比較大的水庫，則應(yīng)把建庫后的資例如上游建了比較大的水庫，則應(yīng)把建庫后的資料通過水庫調(diào)洪計(jì)算，修正為未建庫條件下的洪水。料通過水庫調(diào)洪計(jì)算，修正為未建庫條件下的洪水。 3. 3. 資料代表性的審查與插補(bǔ)延長資料代表性的審查與插補(bǔ)延長 當(dāng)洪水資料的頻率分布

59、能近似反映洪水的總體分當(dāng)洪水資料的頻率分布能近似反映洪水的總體分布時，則認(rèn)為具有代表性；否則，則認(rèn)為缺乏代表性布時，則認(rèn)為具有代表性；否則，則認(rèn)為缺乏代表性。實(shí)際工作中要求連續(xù)實(shí)測的洪水年數(shù)一般不少于。實(shí)際工作中要求連續(xù)實(shí)測的洪水年數(shù)一般不少于20203030年，并有特大洪水加入。年，并有特大洪水加入。 當(dāng)實(shí)測洪水資料缺乏代表性時，應(yīng)插補(bǔ)延長和補(bǔ)當(dāng)實(shí)測洪水資料缺乏代表性時，應(yīng)插補(bǔ)延長和補(bǔ)充歷史特大洪水，使之滿足代表性的要求。插補(bǔ)延長充歷史特大洪水，使之滿足代表性的要求。插補(bǔ)延長主要是采用相關(guān)分析的方法。主要是采用相關(guān)分析的方法。 4、樣本選取的方法、樣本選取的方法 ? 選樣就是在現(xiàn)有的洪水記錄

60、中選取若干個洪峰流量或某一歷時的洪量組成樣本，作為頻率計(jì)算的依據(jù)。在水庫防洪計(jì)算中，目前采用年年最大值法。最大值法。年最大值法方法簡單，操作容易，樣本獨(dú)立性好。性好。 ? 年最大值法：年最大值法：每年只選一個最大洪峰流量及某一歷時的最大洪量 ? 洪峰選樣：洪峰選樣： 年最大值法 ? 洪量選樣：洪量選樣： 固定時段選取年最大值法，固定時段一般采用，固定時段一般采用1、3、5 、7、15、30天。天。 ? 年最大洪峰流量可以從水文年鑒上直接查得，而年最大各歷時洪量則要根據(jù)洪水水文要素摘錄表的數(shù)據(jù)用梯形面積法計(jì)算。 5、特大洪水、特大洪水 1、什么叫特大洪水、什么叫特大洪水 ? 比系列中一般洪水大得